風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)（第3版）

第1章風(fēng)與風(fēng)能1
1.1風(fēng)1
1.1.1風(fēng)的形成1
1.1.2風(fēng)向與風(fēng)速2
1.2風(fēng)能5
1.2.121世紀(jì)的最主要能源5
1.2.2風(fēng)能密度7
1.2.3風(fēng)能密度計算方法7
1.2.4地球上風(fēng)能資源分布7
1.2.5我國風(fēng)能資源分區(qū)9
1.2.6風(fēng)能的三級區(qū)劃指標(biāo)體系11
1.2.7風(fēng)資源描述的基本理論12
1.3風(fēng)電場選址22
1.3.1風(fēng)電場選址的技術(shù)原則22
1.3.2風(fēng)電場現(xiàn)場位置選擇對策23
1.4風(fēng)電場風(fēng)能資源評估25
1.4.1風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法25
1.4.2風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法27
第2章風(fēng)能發(fā)電31
2.1風(fēng)力機的型式31
2.1.1水平軸式風(fēng)力發(fā)電裝置32
2.1.2垂直軸式風(fēng)力機33
2.2風(fēng)能發(fā)電34
2.3并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的價值分析36
2.3.1并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電的價值分析36
2.3.2風(fēng)電項目可行性研究38
2.4風(fēng)力發(fā)電裝置38
2.4.1風(fēng)輪38
2.4.2調(diào)速器和限速裝置39
2.4.3調(diào)向裝置41
2.4.4傳動機構(gòu)41
2.4.5塔架42
2.5大中型風(fēng)電場設(shè)計42
2.5.1風(fēng)力資源評估所需的基本資料42
2.5.2風(fēng)力發(fā)電場址的選擇42
2.5.3風(fēng)力發(fā)電機組選型和布置44
2.5.4風(fēng)力發(fā)電機布置和風(fēng)能計算45
2.5.5風(fēng)力發(fā)電機基礎(chǔ)46
2.5.6風(fēng)力發(fā)電場的經(jīng)濟效益和社會效益評價47
2.6風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化分析48
2.6.1優(yōu)化選型因素分析48
2.6.2財務(wù)預(yù)測結(jié)果49
2.7風(fēng)力機安全運行50
2.7.1風(fēng)力機運行流程50
2.7.2正常運行過程51
2.7.3運行安全性53
2.7.4安全性方針53
2.7.5風(fēng)力機載荷設(shè)計54
2.7.6風(fēng)輪機與航空安全問題55
第3章風(fēng)力發(fā)電技術(shù)56
3.1功率調(diào)節(jié)56
3.1.1定槳距失速調(diào)節(jié)56
3.1.2變槳距角調(diào)節(jié)56
3.1.3混合調(diào)節(jié)58
3.2變轉(zhuǎn)速運行58
3.2.1影響風(fēng)力機功率的因素58
3.2.2變轉(zhuǎn)速運行的特點59
3.3發(fā)電機變轉(zhuǎn)速/恒頻技術(shù)59
3.3.1并網(wǎng)運行風(fēng)力機頻率恒定問題59
3.3.2變轉(zhuǎn)速／恒頻風(fēng)力機用發(fā)電機61
3.4風(fēng)輪機迎風(fēng)技術(shù)61
3.4.1風(fēng)輪機風(fēng)向跟蹤原理61
3.4.2風(fēng)輪機風(fēng)向跟蹤方法62
3.5風(fēng)電品質(zhì)62
3.5.1風(fēng)力機改善風(fēng)電品質(zhì)的方法62
3.5.2發(fā)電機和電網(wǎng)接口功能62
3.6風(fēng)力機結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)63
3.6.1風(fēng)力機結(jié)構(gòu)設(shè)計63
3.6.2風(fēng)力機氣動力學(xué)設(shè)計63
3.7風(fēng)力機控制技術(shù)63
3.7.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型描述63
3.7.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自適應(yīng)控制器64
3.7.3風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊控制64
第4章風(fēng)力機設(shè)計規(guī)范65
4.1風(fēng)力機整機設(shè)計規(guī)范65
4.1.1風(fēng)力發(fā)電機組整機技術(shù)要求65
4.1.2其他環(huán)境條件66
4.1.3電網(wǎng)條件67
4.2風(fēng)輪機葉片、輪轂設(shè)計規(guī)范67
4.2.1葉片設(shè)計要求67
4.2.2葉片設(shè)計規(guī)范67
4.2.3輪轂設(shè)計68
4.3風(fēng)輪機葉片設(shè)計69
4.3.1設(shè)計要求69
4.3.2環(huán)境適應(yīng)性70
4.3.3安全和環(huán)保71
4.3.4葉片材料要求71
4.4風(fēng)輪機葉片試驗、驗收規(guī)范73
4.4.1試驗方法73
4.4.2檢驗規(guī)則及驗收77
4.4.3葉片的標(biāo)志和使用維護說明書78
4.4.4.葉片包裝、貯存、運輸78
第5章風(fēng)輪機設(shè)計79
5.1風(fēng)輪機的基本理論79
5.1.1風(fēng)性能描述79
5.1.2風(fēng)能和風(fēng)的能量密度80
5.1.3風(fēng)能利用系數(shù)81
5.1.4風(fēng)輪機的槳葉設(shè)計82
5.1.5風(fēng)輪機的空氣動力特性84
5.2風(fēng)力機設(shè)計要求85
5.2.1風(fēng)力機設(shè)計安全等級85
5.2.2一般等級風(fēng)力機的安全系數(shù)和強度分析86
5.2.3風(fēng)力機設(shè)計要求88
5.2.4風(fēng)力機整機技術(shù)要求106
5.2.5齒輪箱技術(shù)要求107
5.2.6塔架技術(shù)要求107
5.2.7風(fēng)輪葉片技術(shù)要求108
5.3風(fēng)輪機工程設(shè)計112
5.3.1風(fēng)輪機工程設(shè)計方法112
5.3.2風(fēng)力機的各種設(shè)計方案116
5.4風(fēng)輪機優(yōu)化設(shè)計117
5.4.1風(fēng)輪機優(yōu)化設(shè)計原理117
5.4.2風(fēng)輪機優(yōu)化設(shè)計舉例118
5.5風(fēng)輪機模化設(shè)計121
5.5.1風(fēng)輪機模型及特性121
5.5.2風(fēng)輪機?；O(shè)計方法121
5.6風(fēng)輪機工程設(shè)計圖例122
5.7風(fēng)輪機的設(shè)計與制造123
5.7.1功率設(shè)計124
5.7.2風(fēng)輪設(shè)計129
5.7.3齒輪箱和剎車機構(gòu)135
5.7.4電器系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計137
5.7.5機艙和對風(fēng)控制140
5.7.6塔架設(shè)計143
5.7.7彈性體系統(tǒng)動態(tài)振動設(shè)計145
5.7.8功率和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)147
5.7.9風(fēng)力機成本分析154
5.8風(fēng)輪機材料155
5.8.1風(fēng)輪機用材料155
5.8.2各種風(fēng)輪機材料157
5.9風(fēng)力機設(shè)計風(fēng)速問題159
5.9.1設(shè)計風(fēng)速問題159
5.9.2風(fēng)電場優(yōu)化161
第6章風(fēng)輪機和風(fēng)電場數(shù)值計算164
6.1風(fēng)電場數(shù)值模型164
6.1.1流體力學(xué)的控制方程164
6.1.2守恒形式的控制方程組164
6.1.3補充方程166
6.1.4邊界條件166
6.1.5控制方程離散-有限差分法166
6.2風(fēng)輪機設(shè)計軟件168
6.2.1軟件計算舉例168
6.2.2計算結(jié)果及分析169
6.3風(fēng)電場數(shù)值計算軟件包171
6.3.1典型風(fēng)電場數(shù)值計算軟件包171
6.3.2Bladed軟件包計算功能171
6.4風(fēng)力機設(shè)計軟件包的開發(fā)174
6.4.1風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計軟件包174
6.4.2軟件包模塊和數(shù)據(jù)庫174
6.4.3風(fēng)力機空氣動力學(xué)研究175
6.4.4風(fēng)力機動態(tài)測試方法的研究176
6.4.5儲能方法的研究176
6.4.6小型風(fēng)電場規(guī)劃方法的研究177
6.5風(fēng)力機可靠性數(shù)值研究177
6.5.1風(fēng)力機在惡劣環(huán)境下的可靠性研究177
6.5.2風(fēng)力機抗臺風(fēng)設(shè)計181
第7章大型風(fēng)力機設(shè)計184
7.1250～1200kW風(fēng)力機系列184
7.1.1S系列風(fēng)力機技術(shù)參數(shù)184
7.1.2NA系列風(fēng)力機技術(shù)參數(shù)185
7.21000kW級風(fēng)力機設(shè)計186
7.2.1FD60A型風(fēng)力機設(shè)計186
7.2.2V52-850kW風(fēng)力機設(shè)計200
7.2.31200kW級風(fēng)力機設(shè)計201
7.31500kW級風(fēng)力機設(shè)計202
7.3.1FD70A/ FD77A風(fēng)力機設(shè)計202
7.3.2S70/S77風(fēng)力機設(shè)計209
7.3.3V82-1650kW風(fēng)力機設(shè)計212
7.42000kW級風(fēng)力機設(shè)計214
7.4.1R82/2000kW風(fēng)力機設(shè)計214
7.4.2V90-1800/2000kW風(fēng)力機設(shè)計215
7.4.3V80-2000kW風(fēng)力機設(shè)計217
7.52500kW級風(fēng)力機設(shè)計219
7.5.1FD90/2500kW型風(fēng)力機設(shè)計219
7.5.2N80、N90風(fēng)力機設(shè)計223
7.63000kW級風(fēng)力機設(shè)計226
7.6.1W90/3000kW風(fēng)力機設(shè)計226
7.6.2V90-1-3000kW風(fēng)力機設(shè)計226
7.6.3V112-1- 3000kW風(fēng)力機設(shè)計228
7.75000kW級風(fēng)力機設(shè)計229
7.7.1FC/5000/126-136風(fēng)力機設(shè)計229
7.7.2R-5M風(fēng)力機設(shè)計232
7.7.3R系列大型風(fēng)力機233
7.8超大型風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計235
7.8.1西門子6.0MW海上風(fēng)力發(fā)電機235
7.8.2三菱重工7MW海上風(fēng)力發(fā)電機236
7.8.3美國超導(dǎo)10MW海上風(fēng)力發(fā)電機236
7.8.4超大型風(fēng)力發(fā)電機概念設(shè)計237
7.9我國大型風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)展趨勢239
第8章風(fēng)力機發(fā)電系統(tǒng)242
8.1風(fēng)力機對發(fā)電系統(tǒng)的一般要求242
8.1.1風(fēng)力機發(fā)電系統(tǒng)的特殊性242
8.1.2一般要求242
8.2恒速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)242
8.2.1同步發(fā)電機243
8.2.2感應(yīng)發(fā)電機243
8.3變速/恒頻發(fā)電機系統(tǒng)245
8.3.1不連續(xù)變速系統(tǒng)245
8.3.2連續(xù)變速系統(tǒng)246
8.4小型直流發(fā)電系統(tǒng)248
8.4.1交流永磁發(fā)電機248
8.4.2無刷爪極自勵發(fā)電機249
第9章特殊用途風(fēng)力機設(shè)計250
9.1海上用風(fēng)力機設(shè)計250
9.1.1近海風(fēng)電場技術(shù)251
9.1.2淺海風(fēng)電場投資概算256
9.1.3海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)257
9.1.4漂浮式海上風(fēng)電場259
9.1.5海上風(fēng)力機260
9.2低溫地區(qū)風(fēng)力機設(shè)計266
9.2.1低溫環(huán)境對風(fēng)力發(fā)電機組的影響266
9.2.2低溫對風(fēng)輪機葉片的影響268
9.3高原高寒地區(qū)風(fēng)力機設(shè)計269
9.3.1高原環(huán)境空氣密度對風(fēng)力發(fā)電的影響269
9.3.2高原環(huán)境大氣溫度對風(fēng)力發(fā)電的影響269
9.3.3高原雷暴的影響270
9.3.4其他因素的影響270
9.3.5高原風(fēng)力機設(shè)計改進措施271
9.4免齒輪箱式直接驅(qū)動型風(fēng)力機設(shè)計272
9.4.1直接驅(qū)動式風(fēng)力機原理272
9.4.2變速直驅(qū)永磁發(fā)電機控制系統(tǒng)274
9.4.3離網(wǎng)型低速永磁發(fā)電機278
9.4.4直接驅(qū)動型風(fēng)力機組 280
9.5太陽能煙囪熱能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)282
9.5.1太陽能發(fā)電技術(shù)282
9.5.2太陽能煙囪熱能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)284
9.5.3熱能風(fēng)力渦輪機與風(fēng)力機285
9.5.4太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)工程計算方法289
9.5.5熱能風(fēng)力渦輪機設(shè)計292
9.5.6太陽能煙囪電廠熱能風(fēng)力渦輪機方案293
第10章垂直軸風(fēng)力機295
10.1概述295
10.1.1垂直軸風(fēng)力機295
10.1.2垂直軸風(fēng)力機結(jié)構(gòu)特點297
10.1.3升力型垂直軸風(fēng)力機氣動原理298
10.1.4垂直軸風(fēng)力機葉片設(shè)計300
10.1.5垂直軸風(fēng)力機與水平軸風(fēng)力機比較301
10.2達(dá)里厄風(fēng)輪葉片型線設(shè)計303
10.2.1風(fēng)輪Troposkien曲線方程303
10.2.2風(fēng)輪Troposkien曲線設(shè)計305
10.3達(dá)里厄風(fēng)輪氣動性能計算模型306
10.3.1單流管模型307
10.3.2多流管模型308
10.3.3雙向多流管模型310
10.4達(dá)里厄風(fēng)力機設(shè)計315
10.4.1風(fēng)輪設(shè)計315
10.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計316
10.4.3500kW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計317
10.4.4兆瓦級垂直軸風(fēng)力機設(shè)計參數(shù)319
10.4.5垂直軸風(fēng)力機典型設(shè)計數(shù)據(jù)319
10.5垂直軸風(fēng)力機的應(yīng)用和發(fā)展325
10.5.1垂直軸風(fēng)力機的應(yīng)用325
10.5.2垂直軸風(fēng)力機的缺點328
10.5.3達(dá)里厄風(fēng)力機設(shè)計發(fā)展趨勢329
10.5.4垂直軸風(fēng)力機發(fā)展對策333
附錄334
附錄1風(fēng)力等級和風(fēng)壓計算334
附錄2小型風(fēng)力機技術(shù)數(shù)據(jù)335
附錄3風(fēng)力機技術(shù)術(shù)語規(guī)范和定義336
附錄4風(fēng)力發(fā)電裝置國家和國際標(biāo)準(zhǔn)344
附圖1中國風(fēng)能分布圖345
附圖2風(fēng)速大于3m/s的有效風(fēng)功率密度分布圖346
附圖3中國全年風(fēng)速大于3m/s的小時數(shù)分布圖346
參考文獻(xiàn)347